L ời cám ơn
6. Bốc ục của luận án
1.4.1. Nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới chủ yếu sử dụng phương pháp thực nghiệm đểnghiên cứu vềảnh hưởng dòng thấm đến các sự cố vỡđập. Đối với việc nghiên cứu vềcác ảnh hưởng dòng thấm, phương pháp mô hình vật lý được áp dụng bằng việc nghiên cứu từng hiện tượng do ảnh hưởng dòng thấm trên các mô hình thu nhỏ của đập. Từ việc quan sát, đo đạc, thu thập, phân tích số liệu đểđưa ra các đánh giá vềảnh hưởng
của dòng thấm đến ổn định đập đất. Một sốnghiên cứu tiêu biểu có sử dụng mô hình vật lý vềảnh hưởng của dòng thấm như:
1. Mô hình nghiên cứu xói ngầm của tác giả Lin Ke và Akihiro Takahashi (2014) [62].
Các đặc điểm của hiện tượng xói ngầm và tác động cơ học của nó đối với đất bão hòa với các thành phần hạt mịn ban đầu ởcác trạng thái ứng suất khác nhau được trình bày trong nghiên cứu này. Một loạt các thí nghiệm dòng thấm được thực hiện bằng chế độ kiểm soát tốc độ dòng chảy không đổi với phép đo chênh lệch áp suất nước lỗ rỗng cảm ứng giữa đế trên và đếdưới của mẫu thử theo áp suất đẳng hướng. Áp lực ngược được duy trì không đổi trong mẫu thử nhằm đảm bảo điều kiện đất bão hòa hoàn toàn. Khối đất của mẫu thử bịxói mòn liên tục được ghi lại bởi một hệ thống giám sát. Hiện tượng xói ngầm gây ra biến dạng trục và biến dạng xuyên tâm cho mẫu thửcó đường kính 70mm và chiều cao 150mm được ghi lại trong các thí nghiệm. Cơ chế xói ngầm được thể hiện bằng sựthay đổi độ dốc thủy lực, áp lực thấm, tỷ lệ sụt giảm hạt mịn tích lũyvà biến dạng thểtích trong quá trình xói ngầm. Các sự cốcơ học của hiện tượng xói ngầm được đánh giá bằng cách tiến hành các thí nghiệm cắt cố kết thoát nước trên các mẫu thử bịxói mòn. Các mẫu thửkhông bịxói ngầm cũng được thử nghiệm cho mục đích so sánh.Sơ đồthí nghiệm được thể hiện ở Hình 1.11.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ hao hụt hạt mịn tích lũy và biến dạng thể tích gây ra bởi sự cốxói ngầm là lớn nhất trong các mẫu thửdưới áp lực 200 kPa và ít nhất trong các mẫu dưới áp lực 50 kPa. So sánh kết quảthí nghiệm xói ngầm của mẫu thử với hàm lượng hạt mịn ban đầu là 35%, 25% và 15%, hệ số thấm thay đổi lớn nhất ở mẫu thửcóhàm lượng hạt mịn ban đầu là 35%. Sựthay đổi hệ số lỗ rỗng phụ thuộc chặt chẽvào biến dạng thểtích trong quá trình xói mòn.
2. Mô hình nghiên cứu xói dạng lỗ của tác giả R. Awal, H. Nakagawa, M. Fujita, K. Kawaike, Y. Baba, và H. Zhang (2011) [74].
R. Awal và cộng sự (2011) đã tiến hành thí nghiệm trên mô hình thu nhỏ của đập đất đồng chất. Các thí nghiệm khác nhau trên mô hình qua việc đo đọc đường ống mở rộng (Hình 1.12) do xói mòn bên trong và lưu lượng thoát ra bằng cách thay đổi đường ống ban đầu, mực nước thượng lưu, lượng nước hồ, độ dốc và vịtrí của đường ống.
Kết quảquan sát chỉ ra rằng kích thước, độ dốc và vịtrí của đường ống có ảnh hưởng đáng kể đến cường độvà lưu lượng nước ra. Thêm vào đó, cường độ vật liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình rò rỉ.
Hình 1.12. Mô hình nghiên cứu xói dạng lỗ của R. Awal và cộng sự (2011) [74] 3. Mô hình nghiên cứu xói do tràn đỉnh của tác giảP.K. Bhattarai và cộng sự (2014) [71].
P.K. Bhattarai và cộng sự(2014) đã thực hiện 12 thí nghiệm cho 4 loại đất đắp đập có cấp phối khác nhau, mỗi loại đất được làmthí nghiệm lặp lại 3 lần. Thí nghiệm
này khảo sát sựảnh hưởng của kích thước hạt đến tốc độxói của đất (tốc độ mở rộng của vết vỡ) dưới tác động của dòng chảy ổn định (lưu lượng không thay đổi theo thời gian) (Hình 1.13, Hình 1.14).
Kết quả của nghiên cứu cho thấy, trong phạm vi các loại đất nghiên cứu, quá trình xói của đất có đường kính trung bình d50 lớn hơn diễn ra nhanh hơn. Ở giai đoạn đầu, hiện tượng xói xảy ra mạnh mẽhơn ở phần đỉnh và chân của mô hình (đập), cuối cùng phần giữa của mô hình bị sụt xuống gây ra phá hoại hoàn toàn đập. Khi vỡ đập, lưu lượng xả rất nhanh đạt đến lưu lượng xả lớn nhất, sau đó từ từ giảm xuống đến giá trị bằng với lưu lượng đến.
Hình 1.13. Sơ đồ lắp đặt và mặt cắt ngang mô hình nghiên cứu xói do tràn đỉnh [71]
Hình 1.14. Mô hình nghiên cứu xói do tràn đỉnh của P.K. Bhattarai và cộng sự (2014) [71]